Kontrol proses dan perawatan masalah umum cetakan ekstrusi pipa poliolefin

Bagian I Prinsip dasar ekstrusi plastik
Industri pengolahan plastik adalah industri yang sangat komprehensif dan berteknologi. Ini melibatkan kimia polimer, fisika polimer, teori antarmuka, mesin plastik, cetakan pemrosesan plastik, prinsip desain formula dan kontrol proses. Teori ekstrusi terutama mempelajari pergerakan dan variasi plastik dalam ekstruder. Hubungan antara tiga keadaan fisik polimer dalam ekstruder di bawah aksi gaya eksternal tertentu dan struktur sekrup, sifat plastik, dan kondisi pemrosesan. Sehingga dapat melakukan kontrol proses yang wajar. Untuk meningkatkan output dan kualitas produk plastik. Bahan polimer plastik, ketika dipanaskan di bawah tekanan konstan, memiliki tiga keadaan fisik: keadaan kaca, keadaan elastis tinggi, dan keadaan aliran kental dalam rentang suhu yang berbeda. Umumnya, suhu cetakan plastik di atas suhu aliran kental.
Bagian II Kontrol proses ekstrusi pipa poliolefin
Parameter kontrol proses pencetakan ekstrusi meliputi suhu cetakan, tekanan kerja ekstruder, kecepatan sekrup, kecepatan ekstrusi dan kecepatan traksi, kecepatan makan, pembentukan pendinginan, dll.
Kontrol proses ekstrusi pipa poliolefin dan penanganan masalah umum (untuk membangun master ekstrusi)
1. Pretreatment bahan baku
Polyolefin adalah bahan non-penyerap dengan kadar air rendah, yang dapat memenuhi kebutuhan ekstrusi. Namun, jika poliolefin mengandung pigmen penyerap, seperti karbon hitam, ia sensitif terhadap kelembapan. Selain itu, kadar air akan meningkat bila menggunakan bahan dan pengisi daur ulang. Air tidak hanya menyebabkan permukaan bagian dalam dan luar pipa menjadi kasar, tetapi juga dapat menyebabkan gelembung pada lelehan. Umumnya, bahan baku harus diolah terlebih dahulu. Umumnya, perawatan pengeringan diadopsi, dan zat tambahan yang sesuai dengan fungsi dehumidifikasi juga dapat ditambahkan. Seperti defoamer, dll. Suhu kering PE umumnya 60-90 derajat. Pada suhu ini, output dapat dinaikkan sebesar 10 persen - 25 persen .
2. Kontrol suhu
Suhu cetakan ekstrusi adalah kondisi yang diperlukan untuk mempromosikan plastisisasi bahan cetakan dan aliran lelehan plastik. Ini memiliki dampak yang sangat penting pada plastisisasi bahan dan kualitas serta keluaran produk. Jendela suhu teoritis ekstrusi plastik adalah antara suhu aliran kental dan suhu degradasi. Untuk poliolefin, kisaran suhunya lebar. Umumnya dapat diproses di atas titik leleh dan di bawah 280 derajat. Untuk mengontrol suhu ekstrusi dengan benar, perlu dipahami hubungan antara batas suhu bahan yang diproses dan sifat fisiknya. Hanya dengan mengetahui karakteristik dan hukumnya kita dapat memilih kisaran suhu yang lebih baik untuk pencetakan ekstrusi. Oleh karena itu, aspek-aspek berikut harus dipertimbangkan dalam pengaturan suhu setiap bagian: pertama, kinerja polimer itu sendiri, seperti titik leleh, ukuran dan distribusi berat molekul, indeks leleh, dll. Kedua, pertimbangkan kinerja peralatan. Untuk beberapa peralatan, suhu bagian pengumpanan berdampak besar pada arus mesin host. Ketiga, amati apakah permukaan blanko tabung yang diekstrusi halus. Apakah ada gelembung atau tidak.
Temperatur ekstrusi meliputi temperatur set heater dan temperatur leleh. Suhu pemanasan mengacu pada suhu yang disediakan oleh pemanas eksternal. Suhu leleh mengacu pada suhu material antara bagian depan sekrup dan kepala.
Distribusi suhu barel dari feeding area ke die head bisa datar, naik, turun dan bercampur. Ini terutama tergantung pada titik material dan struktur ekstruder.
Suhu kepala mesin diatur. Untuk mendapatkan penampilan dan sifat mekanik yang lebih baik dan mengurangi ekspansi outlet lelehan, suhu badan mesin umumnya dikontrol menjadi lebih rendah dan suhu kepala mesin lebih tinggi. Temperatur head yang tinggi dapat membuat material memasuki cetakan dengan lancar, tetapi stabilitas bentuk ekstrudat buruk dan tingkat penyusutan meningkat. Jika suhu head rendah, bahan plastiknya jelek, viskositas lelehnya tinggi, dan tekanan head naik. Meskipun ini akan membuat produk menjadi terlalu padat, tingkat penyusutannya kecil, dan stabilitas bentuk produknya bagus, sulit untuk diproses, ekspansi cetakannya besar, dan permukaan produknya kasar. Ini juga akan meningkatkan tekanan balik ekstruder, meningkatkan beban peralatan dan konsumsi daya.
Suhu pengaturan cetakan dan suhu die dan cetakan inti berdampak pada penyelesaian permukaan pipa. Dalam kisaran tertentu, suhu die dan cetakan inti tinggi, dan permukaan akhir pipa tinggi. Secara umum, suhu di outlet die tidak boleh melebihi 220 derajat, suhu leleh di inlet die harus 200 derajat, dan perbedaan suhu leleh antara inlet dan outlet die tidak boleh melebihi 20 derajat. Karena perbedaan suhu yang lebih tinggi antara lelehan dan logam akan menyebabkan fenomena kulit hiu. Suhu lelehan yang berlebihan menyebabkan penumpukan cetakan. Tapi detailnya harus ditentukan sesuai dengan situasi sebenarnya.
Suhu leleh mengacu pada suhu sebenarnya dari lelehan yang diukur pada ujung sekrup, jadi ini adalah variabel dependen. Ini terutama tergantung pada kecepatan sekrup dan suhu pengaturan laras. Batas atas suhu leleh untuk ekstrusi pipa polietilen umumnya ditetapkan pada 230 derajat. Secara umum, lebih baik mengontrol sekitar 200 derajat. Batas atas suhu leleh untuk ekstrusi pipa polypropylene umumnya 240 derajat. Suhu lelehan tidak boleh terlalu tinggi. Umumnya, degradasi material dipertimbangkan. Pada saat yang sama, suhu yang terlalu tinggi juga akan menyulitkan pembentukan pipa.
3. Kontrol tekanan
Parameter tekanan terpenting dalam proses ekstrusi adalah tekanan leleh, yaitu tekanan head. Secara umum, meningkatkan tekanan leleh akan mengurangi keluaran ekstruder, dan meningkatkan kekompakan produk, yang kondusif untuk meningkatkan kualitas produk. Tetapi terlalu banyak tekanan akan menyebabkan masalah keamanan. Tekanan leleh terkait dengan kinerja bahan baku, struktur sekrup, kecepatan sekrup, suhu proses, jumlah mesh layar filter, pelat berlubang, dan faktor lainnya. Tekanan lelehan biasanya dikontrol antara 10-30MPa.
4. Vakum membentuk
Pembentukan vakum terutama mengontrol tingkat vakum dan kecepatan pendinginan. Umumnya, untuk memenuhi kualitas penampilan pipa, tingkat vakum harus serendah mungkin, sehingga tegangan internal pipa kecil dan deformasi produk kecil selama penyimpanan.
5. Pendinginan
Suhu air pendingin dalam cetakan ekstrusi pipa polietilen umumnya lebih rendah, biasanya di bawah 20 derajat. Saat memproduksi pipa PPR, suhu di bagian pertama bisa sedikit lebih tinggi, dan suhu di bagian kedua lebih rendah, sehingga membentuk gradien suhu. Juga sangat penting untuk mengatur aliran air pendingin. Aliran terlalu besar, dan permukaan pipa kasar, menyebabkan bercak dan lubang. Jika laju aliran terlalu kecil, titik terang pada permukaan pipa mudah pecah, seperti distribusi yang tidak rata, ketebalan dinding pipa yang tidak rata, atau elips.
6. Kecepatan sekrup dan kecepatan ekstrusi
Kecepatan sekrup adalah parameter industri berat untuk mengontrol laju ekstrusi, output, dan kualitas produk. Kecepatan rotasi ekstruder sekrup tunggal meningkat, dan output meningkat. Viskositas semu dari lelehan berkurang dengan meningkatnya laju geser. Ini kondusif untuk homogenisasi bahan. Pada saat yang sama, karena plastisisasi yang baik, gaya antarmolekul meningkat dan kekuatan mekanik meningkat. Namun, kecepatan sekrup terlalu tinggi, beban motor terlalu besar, tekanan leleh terlalu tinggi, laju geser terlalu tinggi, pembengkakan cetakan meningkat, permukaan memburuk, dan volume ekstrusi tidak stabil.
7. Kecepatan traksi
Kecepatan traksi secara langsung memengaruhi ketebalan dinding, toleransi dimensi, kinerja, dan tampilan produk. Rasio kecepatan traksi harus stabil, dan kecepatan traksi harus sesuai dengan kecepatan ekstrusi pipa. Rasio kecepatan traksi dengan kecepatan linier ekstrusi mencerminkan kemungkinan orientasi produk. Rasio ini disebut rasio peregangan, dan nilainya harus sama dengan atau lebih besar dari 1. Ketika kecepatan traksi meningkat dan kondisi suhu untuk pendinginan dan pembentukan tetap tidak berubah, kecepatan traksi cepat, dan produk tetap berada di dalam sizing sleeve dan tangki air pendingin untuk waktu yang relatif singkat. Setelah pendinginan dan pembentukan, akan ada lebih banyak panas yang tersisa di dalam produk, Panas ini akan membuat struktur orientasi yang terbentuk pada produk selama proses traksi menjadi tidak berorientasi, yang mengakibatkan penurunan derajat orientasi produk. Semakin cepat kecepatan traksi, semakin tipis ketebalan dinding pipa, dan semakin besar tingkat penyusutan pada arah panjang produk yang didinginkan. Semakin lambat kecepatan traksi, semakin tebal ketebalan dinding pipa, dan semakin mudah menyebabkan penumpukan material antara die dan sizing sleeve. Hancurkan produksi ekstrusi normal. Oleh karena itu, kecepatan ekstrusi dan kecepatan traksi harus dikontrol dengan baik dalam pencetakan ekstrusi.
8. Kontrol kualitas online dan pasca perawatan pipa
Poliolefin adalah polimer kristalin, dan kinerja pipa di luar jalurnya berbeda dengan ukuran dan kinerja produk pipa saat dikirim untuk digunakan. Alasan utamanya adalah sebagai berikut: pertama, kristalisasi terjadi selama proses pendinginan lelehan poliolefin, dan kristalinitas serta bentuk kristal terkait dengan suhu, riwayat termal, dan waktu penyimpanan. Kedua, suhu pipa di luar saluran biasanya lebih tinggi dari suhu normal. Ketiga, tegangan internal pipa di luar garis besar. Untuk mencapai stabilitas kinerja dan ukuran, pipa polietilen umum harus ditempatkan offline selama 24 jam, dan pipa polipropilena harus ditempatkan selama 48 jam, kemudian uji kinerja dapat dilakukan sesuai dengan standar yang sesuai.
Bagian III Masalah umum dan solusi dalam produksi pipa poliolefin
Lelehan poliolefin bersifat viskoelastis. Dua macam fenomena yang sering terjadi dalam pengolahan yaitu die swell dan melt fracture. Disini tidak akan dijelaskan secara detail. Kelainan umum dalam produksi pipa, penyebab dan metode penanganannya tercantum di bawah ini.
① Permukaannya kusam
Menyebabkan:
1. Kelembaban bahan baku
2. Temperatur leleh yang tidak tepat
3. Bahan cair yang diekstrusi oleh ekstruder tidak seragam
4. Selongsong kalibrasi terlalu pendek
5. Bagian pembentuk mulut terlalu pendek
Solusi yang disarankan:
1. Pretreatment bahan baku
2. Sesuaikan suhu
3. Tingkatkan tekanan balik, gunakan saringan halus, dan rancang struktur sekrup yang sesuai
4. Lengan kalibrasi yang diperpanjang
5. Perpanjang bagian cetakan cetakan.
② Bintik permukaan
Menyebabkan:
1. Ada air di dalam bahan mentah
2. Ada gelembung pada pipa di wastafel
Solusi yang disarankan:
1. Bahan baku kering
2. Hilangkan gelembung. Sesuaikan suhu proses.
③ Permukaan luar menyajikan bentuk balok yang cerah dan transparan (umumnya dikenal sebagai Yanqing)
Menyebabkan:
1. Suhu kepala terlalu tinggi
2. Air pendingin terlalu sedikit atau tidak mencukupi, atau tidak rata
Solusi yang disarankan:
1. Kurangi suhu kepala
2. Buka air pendingin atau bersihkan selongsong pengatur ukuran
Pipa-pipa dengan permukaan belang-belang yang halus dan teratur cenderung menempel pada selongsong ukuran, meningkatkan aliran air pendingin, membersihkan jalur air atau mengurangi kecepatan
Selongsong ukuran bergelombang yang dalam mati pada permukaan luar pipa tidak terpusat, dan kotak ukuran dan cetakan disimpan pada sumbu yang sama
④ Permukaan bagian dalam kasar
Menyebabkan:
1. Bahan baku basah
2. Suhu cetakan inti rendah
3. Jarak antara die dan core die terlalu besar.
4. Bagian moulding mulut terlalu pendek
Solusi yang disarankan:
1. Pengeringan atau pretreatment bahan baku
2. Tingkatkan suhu atau perpanjang waktu penahanan
3. Penggantian cetakan inti
4. Ganti cetakan dengan bagian cetakan yang lebih panjang
⑤ Dinding bagian dalam pipa bergelombang
Menyebabkan:
1. Keluaran ekstruder berubah dan blanking tidak stabil
2. Traksi tergelincir
3. Pendinginan pipa yang tidak merata
Solusi yang disarankan:
1. Kurangi suhu area pengumpanan sekrup.
2. Sesuaikan tekanan udara traksi.
3. Mengatur saluran air
⑥ Ada lubang di dinding bagian dalam pipa
Menyebabkan:
1. Kadar air bahan baku yang tinggi
2. Pengisi memiliki dispersi yang buruk dan tidak terplastisasi dengan kotoran
Solusi yang disarankan:
1. Pemanasan awal dan pengeringan bahan baku
2. Mengisi bahan bakar, menyesuaikan suhu, membersihkan bahan mentah
⑦ Ada partikel hangus di dinding bagian dalam pipa
Menyebabkan:
1. Kepala ekstruder dan dinding bagian dalam die tidak bersih
2. Suhu setempat terlalu tinggi
3. Ada akumulasi material yang serius pada die (akumulasi material internal akan menyebabkan tonjolan pada industri kabel)
Solusi yang disarankan:
1. Pembersihan bekisting
2. Periksa apakah termokopel normal.
3. Bersihkan cetakan dan kurangi suhu cetakan dengan benar
⑧ Diameter luar atau ketebalan dinding berubah sewaktu-waktu
Menyebabkan:
1. Perubahan kecepatan ekstrusi
2. Perubahan kecepatan traksi atau selip
3. Pemberian makan yang tidak stabil (ukuran butir tidak rata)
4. Mencairkan ketidakstabilan
5. Pendinginan tidak merata
Solusi yang disarankan:
1. Periksa traktor
2. Tingkatkan tekanan dengan tepat
3. Penyaringan atau granulasi bahan baku
4. Tingkatkan suhu material, kurangi kecepatan linier dan tingkatkan celah mati
5. Bersihkan saluran air
⑨ Ketebalan dinding pipa tidak rata
Menyebabkan:
1. Dadu tidak sejajar
2. Suhu die yang tidak rata
3. Traktor, sizing sleeve dan die tidak sejajar
4. Jarak antara selongsong kalibrasi dan cetakan terlalu jauh
Solusi yang disarankan:
1. Menyesuaikan konsentrisitas dadu
2. Sesuaikan suhu
3. Tetap pada sumbu yang sama
4. Tutup jarak
⑩ Sambungan fusi yang buruk
Menyebabkan:
1. Bagian cetakan mulut terlalu pendek
2. Suhu leleh rendah
3. Dispersi plastik di die head
4. Struktur mesin kepala yang tidak masuk akal
Solusi yang disarankan:
1. Gunakan bagian pembentuk die yang panjang
2. Tingkatkan suhu bahan
3. Bersihkan kepala cetakan
4. Penggantian atau modifikasi
⑪ Kerusakan dini dan perforasi pipa
Menyebabkan:
1. melepuh
2. Gelembung
3. Kotoran
4. Dispersi pigmen atau pengisi yang buruk
Solusi yang disarankan:
1. Bahan baku kering
2. Dehumidifikasi atau kurangi suhu
3. Bersihkan bahan baku atau gunakan saringan penyaring
4. Sesuaikan suhu atau ganti bahan mentah
⑫ Kegagalan rapuh pipa karena kegagalan prematur
Menyebabkan:
1. Suhu bahan rendah
2. Temperatur terlalu tinggi, dan bahan mentah terurai
Solusi yang disarankan:
1. Tingkatkan suhu material
2. Bersihkan cetakan dan kurangi suhunya
⑬ Pipa retak
Menyebabkan:
1. Suhu kepala rendah dan kecepatan ekstrusi tinggi
2. Air pendingin terlalu besar
Solusi yang disarankan:
1. Kenaikan suhu dan penurunan kecepatan
2. Kurangi aliran air pendingin
⑭ Kebulatan dan tekukan pipa yang buruk
Menyebabkan:
1. Posisi tengah die dan core die tidak benar
2. Suhu di sekitar kepala tidak merata
3. Air pendingin terlalu dekat dengan die
4. Semprotan air pendingin terlalu kuat
5. Semprotan air pendingin terlalu kecil
6. Ketinggian air terlalu tinggi
7. Tekanan traktor yang berlebihan
Solusi yang disarankan:
1. Sesuaikan konsentrisitas
2. Sesuaikan suhu
3. Sesuaikan posisi air pendingin
4. Sesuaikan sudut nosel
5. Bersihkan saluran air
6. Drainase
7. Sesuaikan tekanan udara